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What contributes to a system’s gas load?

Hay varias contribuciones a la carga de gas de un sistema. A presiones inferiores a ~0,1 mbar, la más dominante suele ser la "desgasificación". La desgasificación es el resultado de la desorción de moléculas previamente adsorbidas, de la difusión a granel, la permeación y la vaporización. La adsorción se produce a través de dos procesos principales, la fisisorción y la quimisorción, y se puede describir mediante cinco (o seis) isotermas de clasificación.

¿De dónde provienen las contribuciones a la carga de gas?

Tras observar la velocidad de desorción, la velocidad de bombeo y la readsorción en las superficies, se puede calcular la desgasificación neta del sistema.

Como se observa en el diagrama 1, las contribuciones a la carga de gas de un sistema pueden provenir de lo siguiente:

  1. Gas inicial o "a granel" en el sistema
  2. Carga del proceso
  3. Contracorriente
  4. Fugas
  5. Desgasificación

En el caso de un sistema hermético a fugas en alto vacío (HV, del inglés High Vacuum) sin carga del proceso, la desgasificación podría contribuir hasta al 100 % de la carga de gas.

Turbo molecular pumper system diagram

Diagrama 1: Cargas de gas en un sistema de vacío

  1. Carga del proceso
  2. Desgasificación
  3. Fugas
  4. Contracorriente
  5. Gas inicial

La contribución relativa de diferentes especies a la carga de gas varía con la presión. Para muchas aplicaciones de HV, el vapor de agua es la principal preocupación en términos de desgasificación. Sin embargo, para lograr el vacío ultraalto en todos los sistemas metálicos, la desgasificación de H2 es fundamental.

En la tabla a continuación se indican las cargas de gas principales típicas a diversas presiones.

Presión (mbar)

Carga de gas importante

Atmósfera

Aire (N2, O2, H2O, Ar, CO2)

10-3

Vapor de agua (del 75 % al 95 %), N2, O2

10-6

H2O, CO, CO2, N2

10-9

CO, H2, CO2, H2O

10-10

H2, CO

10-11

H2, CO

Cuatro mecanismos principales que contribuyen a la desgasificación

  1. Vaporización del material de superficie real en sí mismo (en metales, esto es insignificante a temperaturas operativas típicas)
  2. Desorción: este es el proceso inverso a la adsorción. La liberación de moléculas unidas en las superficies de la cámara y los dispositivos internos
  3. Difusión: este es el movimiento de moléculas desde la estructura interna del material hacia la superficie
  4. Permeación: este es el movimiento de moléculas desde la atmósfera externa a través del granel hacia la superficie de vacío

La medida en la cual cada uno de estos factores contribuye a la desgasificación depende de la composición del gas y del material de la superficie (y su historial). Las tasas de desgasificación son una suma de estos factores.

Haga clic a continuación y obtenga más información sobre la desgasificación.